無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能評估與預(yù)測.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)的性能受到許多因素的影響,導(dǎo)致傳感器節(jié)點間數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r、誤碼率等性能指標惡化,從而對整個WSNs的性能產(chǎn)生影響。為了科學(xué)地對WSNs的性能進行管理和決策,本文結(jié)合節(jié)點規(guī)模、負載、拓撲結(jié)構(gòu)及移動性等WSNs中較為常見的性能影響因素,以IEEE802.15.4/Zigbee通信技術(shù)為切入點,選取吞吐量、延時、丟包等WSNs性能關(guān)鍵指標,對其性能評估和預(yù)測方法進行研

2、究。
　　針對WSNs性能評估問題,采用基于客觀賦權(quán)的網(wǎng)絡(luò)性能指標權(quán)重分析方法,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)性能評價中多元指標權(quán)重確定容易存在的人為性,以及各評價指標間不可能完全獨立的特點,將熵權(quán)法與變異系數(shù)法應(yīng)用于客觀權(quán)重決策中進行對比,并引入指標間相關(guān)性對算法進行改進,建立基于指標間相關(guān)性的多評價指標權(quán)重決策模型;然后在綜合性能計算中,采用熵權(quán)和線性加權(quán)組合方法得到不同仿真場景下網(wǎng)絡(luò)性能綜合評價值。在仿真實驗中,通過改變節(jié)點規(guī)模和拓撲結(jié)構(gòu)獲取網(wǎng)絡(luò)

3、性能指標數(shù)據(jù)樣本,對比分析表明,該方法具有較強的客觀性,能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)中的各個性能指標做出精確的定量分析,同時可以準確的對整個網(wǎng)絡(luò)的綜合性能進行評估。
　　針對WSNs性能預(yù)測問題,分析了WSNs性能會受到許多易變因素影響,導(dǎo)致其性能變化具有非線性和隨機波動的特點,并根據(jù)該特點采用灰色馬爾科夫鏈(GM-Markov)方法對網(wǎng)絡(luò)性能進行預(yù)測。設(shè)計了基于節(jié)點移動性的實驗驗證方案,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)性能綜合值計算方法得出移動終端節(jié)點的綜合性能值。首先

4、采用灰色 GM(1,1)模型對移動終端節(jié)點的綜合性能值進行預(yù)測,然后將灰色 GM(1,1)模型與Markov狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣相結(jié)合,采用GM-Markov方法再次進行預(yù)測。對比分析表明,GM-Markov方法能夠在小樣本、貧信息的條件下對網(wǎng)絡(luò)性能做出合理預(yù)測,將預(yù)測精度級別為好的概率提高三倍,且平均相對誤差率較GM(1,1)模型降低了38％。
　　本文結(jié)合WSNs中的節(jié)點規(guī)模、負載、拓撲結(jié)構(gòu)及移動性等易變因素,綜合研究了其性能評估和預(yù)